Réseau : sockets client/serveur

Quand vous ouvrez une page web, votre navigateur (le client) envoie une demande à un programme qui tourne sur une machine distante (le serveur), qui lui renvoie la page. La messagerie, les jeux en ligne, les bases de données, les applications mobiles fonctionnent de la même façon : deux programmes, souvent sur deux machines, qui échangent des messages selon des règles convenues. Ce chapitre montre comment écrire en Java les deux côtés de cet échange, à l'aide des sockets.

16.1 Le modèle client/serveur

16.1.1 Adresses et ports

Pour joindre un programme sur le réseau, il faut deux informations :

• l'adresse IP de la machine, par exemple 192.168.1.20 (IPv4, quatre nombres de $0$ à $255$) ou une adresse IPv6 plus longue. Un nom de domaine comme www.exemple.fr est traduit en adresse IP par le DNS ;
• le port, un entier de $0$ à $65535$, qui désigne un programme sur cette machine. Les ports inférieurs à $1024$ sont réservés aux services standard (80 pour HTTP, 443 pour HTTPS, 22 pour SSH…) ; nos serveurs utiliseront des ports comme $5000$.

L'adresse 127.0.0.1, de nom localhost, désigne toujours la machine elle-même (la boucle locale) : un client et un serveur qui tournent sur le même ordinateur s'y retrouvent, sans réseau extérieur. La classe InetAddress représente une adresse :

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;

/** Chapitre 16 — adresses IP et noms de machines. */
public class Adresses {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        InetAddress local = InetAddress.getByName("localhost");
        System.out.println("localhost     -> " + local.getHostAddress());
        System.out.println("boucle locale -> " + InetAddress.getLoopbackAddress());
        InetAddress ip = InetAddress.getByName("192.168.1.20");      // aucune résolution réseau
        System.out.println("adresse lue   -> " + ip.getHostAddress());
        try {
            InetAddress.getByName("machine-qui-n-existe-pas.invalid");
        } catch (UnknownHostException e) {
            System.out.println("nom inconnu   -> " + e.getClass().getSimpleName());
        }
    }
}

localhost     -> 127.0.0.1
boucle locale -> localhost/127.0.0.1
adresse lue   -> 192.168.1.20
nom inconnu   -> UnknownHostException

16.1.2 TCP et UDP

Deux protocoles de transport sont disponibles.

La plupart des applications utilisent TCP ; c'est lui que nous étudierons d'abord.

16.2 Un premier serveur : l'écho

Le paquetage java.net fournit deux classes :

• ServerSocket, côté serveur : on la crée sur un port, puis accept() attend qu'un client se connecte et renvoie une Socket reliée à ce client ;
• Socket, côté client : new Socket(hôte, port) établit la connexion avec le serveur.

De chaque côté, on obtient ensuite les flux avec getInputStream() et getOutputStream(), que l'on emboîte comme pour un fichier : un BufferedReader pour lire des lignes, un PrintWriter pour en écrire.

Notre premier serveur renvoie chaque ligne qu'il reçoit, précédée de « écho : ».

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

/** Chapitre 16 — un serveur d'écho : il renvoie chaque ligne qu'il reçoit. */
public class ServeurEcho {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        int port = 5000;
        try (ServerSocket serveur = new ServerSocket(port)) {
            System.out.println("Serveur à l'écoute sur le port " + port);
            while (true) {
                try (Socket client = serveur.accept();           // attend un client
                     BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8));
                     PrintWriter out = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(client.getOutputStream(), StandardCharsets.UTF_8), true)) {
                    System.out.println("Client connecté : " + client.getInetAddress().getHostAddress()
                            + ", port " + client.getPort());
                    String ligne;
                    while ((ligne = in.readLine()) != null) {     // null : le client a fermé
                        System.out.println("reçu : " + ligne);
                        out.println("écho : " + ligne);
                    }
                    System.out.println("Client déconnecté");
                }
            }
        }
    }
}